استخدام الطاقة الشمسیة فى تحلیة المیاه

نوع المستند : Original Article

المؤلفون

1 أستاذ الهندسة الزراعیة – قسم الهندسة الزراعیة – کلیة الزراعة- جامعة الأزهر، مصر.

2 أستاذ الهندسة الزراعیة المساعد – قسم الهندسة الزراعیة – کلیة الزراعة - جامعة الأزهر، مصر.

3 معید بقسم الهندسة الزراعیة - کلیة الزراعة - جامعة الأزهر، مصر.

المستخلص

الطاقة الشمسیة إحدى الطاقات المتجددة و المتوافرة فى جمهوریة مصر العربیة على مدار العام، واستخدام هذه الطاقة فى تحلیة المیاه المالحة فى المناطق الساحلیة التى یندر فیها وجود الماء العذب یعتبر من أفضل استخداماتها فى هذه المناطق حیث یعتبر التقطیر الشمسى من أفضل الطرق و أرخصها لتحلیة المیاه المالحة لما له من تأثیر نظیف على البیئة.

تهدف هذه الدراسة لتصمیم و تقییم بعض المقطرات الشمسیة لتحلیة المیاه المالحة من خلال بعض العوامل التى تؤدى إلى زیادة کفاءتها مثل التسخین المبدئى للماء المالح الداخل إلى المقطر، ضخ تیار هواء داخل المقطر لطرد البخار وتکثیفه خارجیاً، سحب البخار من المقطر وتکثیفه خارجیاً، عمق الماء داخل المقطر، زاویة میل الغطاء الزجاجى للمقطر، توقیت تغذیة المقطر بالمیاه.

صمم لذلک أربع وحدات تقطیر شمسى وهم کالتالى: 
1- وحدة یدخل بها الماء مسخن تسخین مبدئى بدون ضخ أو سحب هواء.(PR)
2- وحدة یدخل بها الماء دون تسخین مبدئى مع ضخ تیار هواء. (AB)
3- وحدة یدخل بها الماء دون تسخین مبدئى مع سحب البخار من المقطر. (AS)
4- وحدة یدخل بها الماء بدون تسخین مبدئى أو ضخ وسحب هواء. (CO)
تلک الوحدات کان لها نفس الشکل و الأبعاد ونوع المادة العازلة. وتم تقییم الأربع وحدات السابقة من خلال دراسة العوامل الآتیة:1 - عمق الماء داخل المقطر 2- زاویة میل الغطاء الزجاجى للمقطر.3- توقیت تغذیة المقطر بالماء. ویمکن تلخیص أهم النتائج التى تم التوصل إلیها على النحو التالى:-
1- تأثیر الإشعاع و درجة الحرارة الخارجیة:
            وجد أن الإشعاع الشمسى ودرجة الحرارة الخارجیة ذات تأثیر کبیر على رفع درجة الحرارة داخل وحدات التقطیر طوال الیوم، و بالتالى رفع الإنتاجیة. حیث أن زیادة الإشعاع مع زیادة الزمن یصل إلى أعلى قیمة له فى منتصف النهار ثم یبدأ فى الانخفاض .
2- تأثیر عمق المیاه:
أجریت التجارب مع ثلاث أعماق للمیاه المالحة داخل المقطر هى ( 2، 4، 6سم) مع  ثبات زاویة المیل عند 20ºوالتغذیة بالمیاه مستمرة. وکان أفضلها هو عمق 2 سم وإستخدام وحدة.preheating
3-تأثیر زاویة میل الغطاء الزجاجى:
            أجریت التجارب مع ثلاث زوایا للغطاء الزجاجى هى (20°، 15º، 10°) مع ثبات العمق عند 2سم و تغذیة المیاه مستمرة. رغم أن زویا المیل أعطت إختلاف لایذکر إلا أن زاویة میل 20° کانت أفضلهم.
3-تأثیر توقیت التغذیة بالماء المالح:
            کانت التغذیة بالمیاه فى هذه المجموعة من التجارب کل (1 ساعة، 2 ساعة، 3ساعات)، مع ثبات العمق عند 2سم و زاویة المیل عند 20°.
              أفضل تغذیة بالمــیاه کانت عند کل ســــاعة مع وحدة control  و air blow  و    air suction  وعند کل ساعتین مع وحدة preheating .
5- التقییم الإقتصادى:
            کانت تکلفة المتر المکعب من المیاه المحلاة من مساحة متر مربع واحد هى
-             15.3 جنیه / م3  لوحدة control
-             12.63 جنیه / م3  لوحدة preheating
-             14.33 جنیه / م3  لوحدة air blower
-             13.26  جنیه / م3  لوحدة air suction  

الموضوعات الرئيسية


Ahmed, G.E. and J. Schmid, (2002). Feasibility study of brackish water desalination in the Egyptian deserts and rural regions using pv systems. Energy–conversion-and-management. Vol.43,  No18: 2641 - 2649.
Abdel-Salam, A.Z. (1996). Liquid dispersion in collector humidifiers for solar desalination cycle.Ph.D.Th., Mech .Eng.Dept.,Fac.,of Eng.zagazig univ.
Badr, M.M. (2008). Solar energy utilization in water distillation.                  M.Sc.th., Agric. Eng. Dept., Fac., of Agric., Al-azharUniv.
Delyannis, E. (2003). Historic background of desalination and renewable energies, Solar Energy, (www.elsevier.com /locate/solener), Vol.75, 357-366.
Ghandour, A.F. (2001). Use solar energy for water distillation. ph. D.                                          Th., Eng. Dept., Fac., of Agric., ZagazigUniv.
 Ghoraba, M.M. (1987). Theoretical and experimental studies of heat and mass transfer inside single sloped solar stills .Ph. D. Th., Fac., of Eng ., Cairo Univ., Egypt
Hasan, A. and A.M. sayigh, (1992). The effect of sand dust accumulation on the light transmittance, reflection, and absorbance of the PV glazing–In: Sayigh A.A.M(Ed), Renewable Energy, Technology and Environment. Pergamon press, Oxford,: 461-466.
Mathioulais, E. and V. Belessiotis, (2003). Integration of solar still in amult – source, multi – use environment. Solar Energy, (www.elsevier.com/locate/solener), Vol. 75, 403-411.
Mostafa, M.E.; S.T. Ibrahim and A.S. Jaffar, (1994). "Design of solar thermal systems". Sci.Publ.Center, King Abdulziz Univ.. Saudi Arabia: 187-252.
Mourad, R.I. (2005). Solar extraction of Soil moisture. Misr, J.ag. Eng., Vol. 22. No2:351-361.
Rajvanshi, A.K. (1981). Effect of various dyes on solar distillation. Solar Energy, (www.elsevier.com/locate/solener), Vol. 27, 51-65.
Rai, S.N. and G.N. Tiwar, (1983). Single basin solar still coupled with flat-plate collector. Solar Energy Conversion and Manag., Vol. 23, No. 3: 145-149.
Talbert, S.C.; J.p. Eibling and G.D. lof, (1970). Manual on solar distillation of saline water, U.S. Dept. of the Interior, O.S.W., Report No.546.
Zabady, F.I. (1997). Possibility of using solar energy in irrigation. M. Sc. th., Agric. Eng. Dept., Fac., of Agric., AL-AzharUniv.